尼龙6(PA6)是第一大工程塑料,同时PA6纤维是合成纤维中性能优异、用途广泛的品种之一,但PA6由于具有高绝缘性,不能及时释放因摩擦或挤压产生的静电,造成巨大的安全隐患。聚合物中添加导电填料可有效提高材料的抗静电性能,而导电填料的分散均匀是决定复合材料抗静电性能的关键因素。本论文通过两种不同的改性方法对炭黑(CB)进行表面改性:首先,以CB为原料、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为改性剂,对CB进行表面物理改性,制备PSS包覆的CB(PSS-CB);其次,以盐酸多巴胺(DA-HC1)为原料,在CB表面自聚合黏附聚多巴胺(PDA),制备PDA黏附的CB(PDA-CB)。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、Zeta电位等方法,对改性前后CB的化学与物理结构进行进一步表征和分析。将不同方法制备得到的改性CB应用于PA6材料的抗静电改性,对复合材料和复合纤维中CB分散及界面性能进行了仔细研究,并对电阻、力学性能等进行系统对比分析。具体研究结果如下:1、采用物理方法对CB进行表面改性,对改性后CB进行FTIR和TG表征,实验结果表明PSS成功包覆于CB表面,包覆量约为5.46 wt%;改性后CB的Zeta电位绝对值从9.12 mV提升到19.50 mV,同时结合SEM电镜结果显示,改性后的PSS-CB在PA6基体中分散均匀,更容易相互搭接形成稳定导电网络,因此添加1 wt%即可具备抗静电性能且效果更好;改性后的PSS-CB可进一步提高材料的力学性能,添加1 wt%时,PSS-CB/PA6复合材料的拉伸强度达到56.9 MPa,是改性前CB/PA6复合材料的拉伸强度的1.17倍。2、采用化学方法对CB进行表面改性,对改性后CB进行FTIR和TG表征,实验结果表明PDA成功黏附于CB表面,黏附量约为17.87 wt%;改性后CB的Zeta电位绝对值从9.12 mV提升到30.20 mV,同时结合SEM电镜结果显示,改性后的PDA-CB在PA6基体中分散均匀,更容易相互搭接形成稳定导电网络,因此添加1 wt%即可达到抗静电效果;改性后的PSS-CB可进一步提高材料的力学性能,添加1 wt%时,PDA-CB/PA6复合材料的拉伸强度达到55.6 MPa,是改性前CB/PA6复合材料的拉伸强度的1.14倍。3、通过熔融纺丝法制备得到PSS-CB/PA6和PDA-CB/PA6复合纤维,对复合纤维中PSS-CB与PDA-CB的分散及复合纤维的性能进行了系统的对比研究。对比研究结果表明,由于PDA-CB的表面具有更多的活性基团,可以与基体PA6产生更强的相互作用,因此PDA-CB在PA6中的分散更均匀;在更低的添加量下,分散均匀的PDA-CB可以形成稳定导电网络,使PDA-CB/PA6复合纤维即可达到抗静电要求(1 wt%,3.33×1012Ω,1.58×108Ω·cm);同时,由于PDA-CB与PA6基体具有更好的相互作用,添加含量为1 wt%时,PDA-CB/PA6复合纤维的拉伸强度达到3.1 cN/dtex,是PSS-CB/PA6复合纤维拉伸强度的1.19倍,纯PA6纤维强度的1.24倍,表现出良好的增强作用;热分析结果发现,PSS-CB可有效提高PA6的热分解温度,对PA6耐热性能的提升更明显。